(57)【要約】【課題】本発明は、静電気の抑制効果を高めることができる静電気保護材料ペーストおよびそれを用いた静電気対策部品を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明は、少なくとも金属粒子１１と樹脂１２を含み、かつこれらを混練して構成した静電気保護材料ペースト１４において、前記金属粒子１１の表面に不動態層１３を形成したものである。これにより、静電気保護材料ペースト中の金属粒子の含有比率を上げることができ、静電気の抑制効果を高めることができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも金属粒子と樹脂を含み、かつこれらを混練して構成した静電気保護材料ペーストにおいて、前記金属粒子の表面に不動態層を形成した静電気保護材料ペースト。
【請求項２】
金属粒子としてアルミニウムを用いた請求項１記載の静電気保護材料ペースト。
【請求項３】
金属粒子としてニッケルを用いた請求項１記載の静電気保護材料ペースト。
【請求項４】
不動態層の厚みを１０ｎｍ以下とした請求項１記載の静電気保護材料ペースト。
【請求項５】
樹脂としてシリコーン樹脂を用いた請求項１記載の静電気保護材料ペースト。
【請求項６】
シリコーン樹脂としてメチルシリコーンを用いた請求項５記載の静電気保護材料ペースト。
【請求項７】
セラミック基材上に対向するように設けられた少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極の一部と前記引出電極間を覆うように設けられた静電気保護材料層とを備え、前記静電気保護材料層を、少なくとも表面に不動態層を形成した金属粒子と樹脂を含み、かつこれらを混練して構成した静電気保護材料ペーストで形成した静電気対策部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気保護材料ペーストおよびそれを用いて構成され、かつ電子機器を静電気から保護する静電気対策部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の電子機器の小型化、高性能化が急速に進み、それに伴い電子機器に用いられる電子部品の小型化も急速に進んでいる。しかしながら、その反面、この小型化に伴って電子機器や電子部品の耐電圧は低下し、これにより、人体と電子機器の端子が接触した時に発生する静電気パルスによって機器内部の電気回路が破壊することが増えてきている。これは静電気パルスによって１ナノ秒以下の速度でかつ数百〜数キロボルトという高電圧が機器内部の電気回路に印加されるからである。
【０００３】
従来においては、このような静電気パルスへの対策として、静電気が入るラインとグランド間に対策部品を設ける方法がとられているが、近年では信号ラインの信号周波数が数百Ｍｂｐｓ以上といった高速化が進んでおり、前記した対策部品の浮遊容量が大きい場合には信号品質が劣るため、より小さい方が好ましく、したがって、数百Ｍｂｐｓ以上の伝送速度になると１ｐＦ以下の低静電容量の対策部品が必要になってくるものである。
【０００４】
このような高速伝送ラインでの静電気対策として、従来においては、対向するギャップ電極の間に静電気保護材料を充填するタイプの静電気対策部品が提案されている。
【０００５】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特表２００２−５３８６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した対向するギャップ電極の間に静電気保護材料を充填するタイプの静電気対策部品は、アルミナ等のセラミック基材上に対向するように少なくとも２つの引出電極を形成し、その後、この引出電極を覆うように静電気保護材料層をスクリーン印刷等によって形成し、その上に保護樹脂を印刷し、さらにその後、前記引出電極と電気的に接続される端子電極を前記セラミック基材の端部に形成することにより作成していた。
【０００７】
また従来の静電気保護材料は、表面が不動態化されていない金属粒子と樹脂との混合物からなるものであり、金属粒子の含有比率を上げていくと金属粒子同士が接触するため、ギャップ電極の間でショート不良が発生するという不具合が生じていた。このため、金属粒子の含有比率を下げる必要があるものの、金属粒子の含有比率を下げた場合は静電気印加時の導電経路が減少するため、静電気の抑制効果が低下する、すなわち静電気抑制電圧が高くなるという不具合が発生し、これにより、静電気から保護すべき機器に高電圧が印加されて電子機器の破壊が生じる恐れがあるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、静電気の抑制効果を高めることができる静電気保護材料ペーストおよびそれを用いた静電気対策部品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも金属粒子と樹脂を含み、かつこれらを混練して構成した静電気保護材料ペーストにおいて、前記金属粒子の表面に不動態層を形成したもので、この構成によれば、前記金属粒子の表面に不動態層を形成しているため、静電気保護材料ペースト中の金属粒子の含有比率を上げることができ、これにより、静電気の抑制効果を高めることができる静電気保護材料ペーストが得られるという作用効果を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、金属粒子としてアルミニウムを用いたもので、この構成によれば、金属粒子として不動態層の高絶縁性が確保できるアルミニウムを用いているため、静電気保護材料ペースト中の金属粒子の含有比率を上げることができ、これにより、静電気の抑制効果を高めることができる静電気保護材料ペーストが得られるという作用効果を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、金属粒子としてニッケルを用いたもので、この構成によれば、金属粒子として不動態層の高絶縁性が確保できるニッケルを用いているため、静電気保護材料ペースト中の金属粒子の含有比率を上げることができ、これにより、静電気の抑制効果を高めることができる静電気保護材料ペーストが得られるという作用効果を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、不動態層の厚みを１０ｎｍ以下としたもので、この構成によれば、不動態層の厚みを１０ｎｍ以下としているため、静電気が印加された際の不動態層の絶縁破壊電圧が低下することになり、これにより、静電気の抑制効果を高めることができる静電気保護材料ペーストが得られるという作用効果を有するものである。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、樹脂としてシリコーン樹脂を用いたもので、この構成によれば、樹脂として絶縁性の高いシリコーン樹脂を用いているため、通常使用時（静電気が印加されない環境下）のみならず静電気が印加された後においても絶縁性を確保することができ、これにより、信頼性の高い静電気保護材料ペーストが得られるという作用効果を有するものである。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、シリコーン樹脂としてメチルシリコーンを用いたもので、この構成によれば、シリコーン樹脂として絶縁性の高いメチルシリコーンを用いているため、通常使用時（静電気が印加されない環境下）のみならず静電気が印加された後においても絶縁性を確保することができ、これにより、信頼性の高い静電気保護材料ペーストが得られるという作用効果を有するものである。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の発明は、セラミック基材上に対向するように設けられた少なくとも二つの引出電極と、前記引出電極の一部と前記引出電極間を覆うように設けられた静電気保護材料層とを備え、前記静電気保護材料層を、少なくとも表面に不動態層を形成した金属粒子と樹脂を含み、かつこれらを混練して構成した静電気保護材料ペーストで形成したもので、この構成によれば、上記した静電気保護材料ペーストを使用して静電気対策部品を形成しているため、静電気の抑制効果を高めることができ、かつ信頼性の高い静電気対策部品が得られるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明の静電気保護材料ペーストは、少なくとも金属粒子と樹脂を含み、かつこれらを混練して構成した静電気保護材料ペーストにおいて、前記金属粒子の表面に不動態層を形成しているため、静電気保護材料ペースト中の金属粒子の含有比率を上げることができ、そしてこの静電気保護材料ペーストを用いることにより、静電気の抑制効果を高めることができ、かつ信頼性の高い静電気対策部品を提供できるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態における静電気対策部品について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態における静電気対策部品の断面図、図２〜図４は同静電気対策部品の製造方法を説明するための仕掛品の外観斜視図、図５は同製造方法により得られた静電気対策部品の外観斜視図である。
【００２０】
図１〜図５において、１はセラミック基材、２は引出電極、３は静電気保護材料層、４は中間層、５は保護樹脂層、６は端子電極である。
【００２１】
図１〜図５に示すように、本発明の一実施の形態における静電気対策部品は、アルミナ等の誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率材料を用いたセラミック基材１上に、二つの引出電極２を所定の間隔で対向するように形成し、そして二つの引出電極２の一部と二つの引出電極２間を覆うように少なくとも金属粒子とシリコーン系樹脂からなる静電気保護材料層３を設け、さらにこの静電気保護材料層３の上に、この静電気保護材料層３を覆うように少なくとも一種類以上の絶縁体粉とシリコーン系樹脂からなる中間層４を形成し、さらにその後、この中間層４の上に、この中間層４を完全に覆うように保護樹脂層５を形成し、そして最後にセラミック基材１の両端部に前記二つの引出電極２と電気的に接続される端子電極６を形成することによって構成している。
【００２２】
次に、本発明の一実施の形態における静電気対策部品の製造方法について説明する。
【００２３】
まず、図２に示すように、アルミナ等の誘電率が５０以下、好ましくは１０以下の低誘電率材料を９００〜１３００℃で焼成することにより得られたセラミック基材１上に、図２に示すようなパターンで、スパッタ、蒸着等によってＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｐｄ，Ｔｉ等から選ばれた少なくとも一種類の金属薄膜あるいはそれらの合金薄膜からなる少なくとも二つの引出電極２を対向するように１０ｎｍ〜２０μｍの厚みで形成した。なお、引出電極２は複数種類の金属薄膜あるいはそれらの合金薄膜からなる２層あるいは３層構造でもよいものである。図２に示すパターン形成は、スパッタや蒸着等によって少なくとも二つの引出電極２を形成する際にマスクを使用してパターン形成をしたり、あるいは一つの引出電極２を形成した後、フォトリソ法を用いてエッチングすることにより少なくとも二つの引出電極２が対向するように形成しても良いが、静電気保護材料の静電気保護効果は対向する二つの引出電極２間の間隔を小さくした方が優れているため、この二つの引出電極２間の間隔を小さくするためには、フォトリソ法を用いることが望ましい。なお、前記二つの引出電極２間の間隔は５０μｍ以下が望ましい。
【００２４】
次に、平均粒径が０．３〜１０μｍで球状のＮｉ，Ａｌ等から選ばれた少なくとも一種類の金属粒子とメタルシリコーン等のシリコーン系樹脂の混合物に適当な有機溶剤を加え、これらを３本ロールミルにより混練・分散させることによって、静電気保護材料ペーストを作製した。ここで作製する静電気保護材料ペーストは、金属粒子の表面に例えば酸化アルミニウムや酸化ニッケルのような不動態層を形成することを特徴とするものである。
【００２５】
そして、上記した金属粒子の表面に不動態層を形成した静電気保護材料ペーストに静電気が印加された場合の導電メカニズムは、不動態層が一時的に絶縁破壊を起こして不動態層をトンネル電流のようなものが通るものと考えられ、さらにこのトンネル電流は、金属粒子の内部を通った後にまた不動態層を通って金属粒子の外部に出るものと考えられ、そしてこの現象を複数の金属粒子において繰り返すものと考えられる。この場合、不動態層の厚みを１０ｎｍ以下にすると、静電気が印加された際の不動態層の絶縁破壊電圧が低下し、その結果、静電気が印加された際の静電気抑制効果が向上するため、電子機器を静電気からより一層効果的に保護できるものである。したがって、金属粒子の表面に形成する不動態層の厚みは１０ｎｍ以下にすることが好ましい。
【００２６】
上記製造方法により作製した静電気保護材料ペーストを、図３に示すようにスクリーン印刷法を用いて５〜５０μｍの厚みで印刷し、かつ１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより静電気保護材料層３を形成した。この場合、静電気保護材料層３は、図２に示す対向する二つの引出電極２の一部と、対向する二つの引出電極２間に覆うようにパターン形成されるものである。
【００２７】
次に、平均粒径が０．３〜１０μｍのＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＭｇＯあるいはこれらの複合酸化物等からなる絶縁体粉とメチルシリコーン等のシリコーン系樹脂の混合物に適当な有機溶剤を加え、これらを３本ロールミルにより混練・分散させることによって、中間層用ペーストを作製した。そしてこの中間層用ペーストを、図４に示すようにスクリーン印刷法を用いて５〜５０μｍの厚みで前記静電気保護材料層３を覆うように、とりわけ対向する二つの引出電極２間の上部に位置する静電気保護材料層３を完全に覆うように印刷し、かつ１５０℃で５〜１５分間乾燥させることにより中間層４を形成した。
【００２８】
次に、図４に示すように、前記中間層４を完全に覆い、かつ両端に引出電極２の端部が残った状態となるように、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等からなる保護樹脂ペーストをスクリーン印刷法を用いて１０〜１００μｍの厚みで印刷し、かつ１５０℃で５〜１５分間乾燥させ、その後、１５０〜２００℃で１５〜６０分間硬化させることにより、保護樹脂層５を形成した。
【００２９】
最後に、図５に示すように、引出電極２の端部と電気的に接続されるように、Ａｇ等の金属粉とエポキシ樹脂等の硬化用樹脂からなる電極ペーストを塗布して乾燥させ、かつ硬化させることによりセラミック基材１の両端部に端子電極６を形成して本発明の一実施の形態における静電気対策部品を得た。
【００３０】
上記のように構成した本発明の一実施の形態における静電気対策部品について、以下に示すような試験を実施した。図６に示すように、本発明の一実施の形態における静電気対策部品７の一方の端子をグランド８に接地するとともに、他方の端子から引き出した静電気パルス印加部９に静電気試験ガン１０を接触させて静電気パルスを印加した。静電気試験の条件はＩＥＣ６１０００人体モデル試験に準拠（放電抵抗：３３０Ω、放電容量：１５０ｐＦ、印加電圧：８ｋＶ）して実施した。
【００３１】
（表１）は試験結果を示したもので、破壊個数は１００個の製品において前述した静電気パルス印加後の絶縁抵抗値（ＤＣ２５Ｖで測定）を測定し、その絶縁抵抗値が１０8Ω未満となった個数としている。また、抑制電圧は静電気パルスを印加した際に絶縁破壊が生じる下限電圧を示しており、静電気抑制効果を確保するために抑制電圧は５００Ｖ以下であることが望ましいものである。
【００３２】
なお、ここでは、静電気保護材料層３として平均粒径１μｍのＡｌを用い、静電気保護材料層３の厚みを２０μｍとし、Ａｌの表面に不動態層を形成した場合とそうでない場合の比較を行った。また中間層４における絶縁体粉としては、平均粒径１μｍのＳｉＯ2を用い、かつＳｉＯ2の濃度は４０体積％、中間層４の厚みは１０μｍとした。そしてまた保護樹脂層５はエポキシ樹脂を用いた。また対向する引出電極２の間隔は１５μｍとした。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
（表１）から明らかなように、従来のようにＡｌの表面に不動態層を形成していない場合においては、Ａｌの体積含有率を増加させるにしたがって破壊個数が増加し、特にＡｌの体積含有率が５５％の時には１００個中７個が破壊していたが、本発明の一実施の形態のようにＡｌの表面に不動態層を形成している場合においては、Ａｌの体積含有率が５５％と高い場合であっても破壊が生じなくなる。これは、図７（ａ）に示す従来の静電気保護材料ペースト１４の構成では、表面が不動態化されていない金属粒子１１と樹脂１２との混合物で構成しているため、金属粒子１１の含有比率を上げていくと金属粒子１１同士が接触し、これにより、ギャップ電極の間でショート不良による絶縁破壊が発生するという不具合が生じていたが、本発明の一実施の形態における静電気保護材料ペースト１４の構成では、図７（ｂ）に示すように、表面に不動態層１３を形成した金属粒子１１と樹脂１２との混合物で構成しているため、静電気パルスが静電気保護材料ペースト１４に印加された場合に限って不動態層１３が一時的に絶縁破壊を起こして不動態層１３と金属粒子１１に電流が流れ、一方、静電気パルスが静電気保護材料ペースト１４に印加されない通常の環境下では不動態層１３によって高絶縁性が確保されているからである。
【００３５】
なお、従来の静電気保護材料ペースト１４の構成においても、金属粒子１１の含有比率を３５重量％まで下げると、ギャップ電極の間でショート不良による絶縁破壊は発生しなくなるが、静電気パルス印加時の導電経路が減少するため、静電気の抑制効果は低くなり、その結果、静電気抑制電圧は５４０Ｖという具合に規格値の５００Ｖより高くなって実用に供し得ないものである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る静電気保護材料ペーストは、少なくとも金属粒子と樹脂を含み、かつこれらを混練して構成した静電気保護材料ペーストにおいて、前記金属粒子の表面に不動態層を形成したことにより、静電気保護材料ペースト中の金属粒子の含有比率を上げることができ、これにより、静電気の抑制効果を高めることができるという効果を有するものであり、特に電子機器を静電気から保護する静電気対策部品に適用することにより有用とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態における静電気対策部品の断面図
【図２】同静電気対策部品の製造方法を説明するための仕掛品の外観斜視図
【図３】同静電気対策部品の製造方法を説明するための仕掛品の外観斜視図
【図４】同静電気対策部品の製造方法を説明するための仕掛品の外観斜視図
【図５】同製造方法により得られた静電気対策部品の外観斜視図
【図６】同静電気対策部品の静電気試験方法を示す模式図
【図７】（ａ）（ｂ）従来の静電気保護材料ペーストと本発明の一実施の形態における静電気保護材料ペーストの構成を示した図
【符号の説明】
【００３８】
１  セラミック基材
２  引出電極
３  静電気保護材料層
１１  金属粒子
１２  樹脂
１３  不動態層
１４  静電気保護材料ペースト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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